Kako za titanovo grelno palico, ki se uporablja za ponovno segrevanje 90 % mravljinčne kisline pri 100 stopinjah, vsebnost vode (5 % proti . 10 %) premakne korozijski mehanizem z enakomernega napada na luknjičasto?

Titanovi grelniki delujejo v nekoliko pasivnem režimu v 90% mravljinčni kislini pri 100 stopinjah. Za vsebnost vode v kislini je odločilnega pomena način razgradnje snovi. Pri 5 % vode (95 % mravljinčne kisline) se pasivni film dosledno raztopi, kar povzroči predvidljivo redčenje za 0,10 – 0,25 mm vsako leto. Pri 10 % vode (90 % mravljinčne kisline) se površinska kemija spremeni zaradi prisotnosti dodatne vode, kar omogoča lokaliziran razpad filma in začetek stabilnega luknjanja s hitrostjo 0,5–1,2 mm na leto. Prehod z enotnega napada na luknjičasto je oster, med 7 in 9 % vode, in dramatično spremeni način okvare in projekcijo preostale življenjske dobe grelnika.

Mehanizem prehoda-vode iz enakomerne v luknjičasto korozijo

Pasivna prevleka na titanu v mravljični kislini se vzdržuje z adsorpcijo formatnih ionov (HCOO-). Molekule vode tekmujejo s formatom za površinske lokacije. Pri 5 % vode prevladuje adsorpcija formata in film se razgradi na homogen način. Pri 10 % vode večja adsorpcija vode nadomesti format in ustvari lokalne napake v pasivni plasti. Kloridom-podobna agresivnost formatnih ionov z visoko-koncentracijo zato spodbuja nastanek jamic na teh defektnih mestih. Ko je jamica vzpostavljena, kislo okolje z visoko -formatom v jami spodbuja širjenje s preklopom primarnega mehanizma z enakomernega redčenja na hitro lokalno prodiranje.

Kvantitativno korozijsko obnašanje pri 5 % proti . 10 % vode

Nadzorovana izguba teže in meritve globine jame v kombinacijah mravljinčna kislina/voda pri 100 stopinjah 500 ur so pokazale očitne razlike v obnašanju. Pri 5 % vode (95 % mravljinčne kisline) je enakomerna stopnja korozije 0,10–0,25 mm/leto. Površina kaže celotno jedkanje brez jamic, globljih od 20 μm, način okvare pa je predvidljivo enakomerno tanjšanje. Splošna stopnja se zmanjša na 0,08–0,15 mm/leto pri 8 % vode (92 % mravljinčne kisline), vendar pa se luknjičasta luknjica začne po 200–400 urah izpostavljenosti, z globino jamice 0,1–0,3 mm po 500 urah v mešanem načinu. Pri 10 % vode (90 % mravljinčne kisline) se enakomerna stopnja nadalje zmanjša na 0,05–0,10 mm na leto, vendar je luknjanje močno, začne se v 50–150 urah in tvori jamice, globoke 0,3–0,8 mm po 500 urah. Pri 10 % vode je stopnja širjenja jamice (0,5-1,2 mm/leto) 5-10-krat večja od enakomerne stopnje redčenja pri 5 % vode.

Vpliv temperature na kritično vsebnost vode

Delovna temperatura je funkcija nivoja vode, pri kateri prevladuje luknjastost. Prehod z enotnega na koščičasto je pri približno 10–12 % vode pri 80 stopinjah. Prehod je na 7–9 % vode pri 100 stopinjah. Koščica prevladuje že pri 6 % vode pri 110 stopinjah. Višja temperatura pospeši adsorpcijo vode in nestabilnost pasivne plasti, zato se zniža kritični prag vode. Pri 10-odstotni vsebnosti vode se hitrost širjenja lukenj poveča z 0,2–0,5 mm/leto pri 80 stopinjah na 0,5–1,2 mm/leto pri 100 stopinjah.

Priročnik za izbiro stopnje za mravljinčno kislino in vsebnost vode

Največja dovoljena vsebnost vode za titanove toplotne palice stopnje 2 in stopnje 7 pri 100 stopinjah je podana v spodnji tabeli na podlagi predvidene življenjske dobe in prevladujočega mehanizma korozije.

Želena življenjska doba (leta) Največja voda (%) za stopnjo 2 Najvišja voda (%) za stopnjo 7 Prevladujoči mehanizem Pričakovana stopnja preboja (mm/leto)5<6 <10 Uniform 0.05–0.15 3–5 6–7 10–12 Mixed 0.15–0.30 1–3 7–8 12–14 Pitting (marginal) 0.30–0.60 <1 >8 >14 Pitting (severe) >0.60
Onkraj inženiringa za nadzor vsebnosti vode

Prehodni prag je močno odvisen od kakovosti titana. Razred 7 (stabiliziran s paladijem) se lahko uporablja pri 10 % vode (90 % mravljinčne kisline) z mešano -načinom korozije. Stopnja 2 mora biti pod 7 % vode, da preprečimo nastanek lukenj. Debelina stene omogoča toleranco pred vdolbino. 2.0 mm stena z luknjami pri 0,6 mm/leto preživi 3,3 leta. 1.2 mm stena se poruši v 2 letih. Dodatek mravljinčnega anhidrida (1–2 %) kemično veže prosto vodo, s čimer se zniža efektivna vsebnost vode, ne da bi se spremenila koncentracija kisline. Prezračevanje raztopine povzroči homogeno korozijo namesto luknjičaste korozije s stabilizacijo pasivnega filma.

Specifikacija-na podlagi znanja

Za titanovo toplotno palico v 90 % mravljinčni kislini pri 100 stopinjah razmislite o uporabi titana stopnje 7 za varno delovanje v 10 % vode z mešano-korozijo. Stopnja 2.-Vsebnost vode zmanjšajte na manj kot 7 % z destilacijo ali dodatkom sušilnih sredstev, kot je mravljinčni anhidrid. Vsebnost vode je treba spremljati tedensko s titracijo po Karlu Fischerju; korektivni ukrep, če je voda več kot 8 % za stopnjo 2. Z uravnavanjem vsebnosti vode pod kritičnim pragom prehoda lahko inženir spremeni mehanizem korozije iz hitrega luknjičastega v predvidljivo enotno napad, kar omogoča zanesljivo napovedovanje življenjske dobe pri uporabi vroče mravljične kisline.